杭萧钢构股份有限公司 浙江杭州 311232
摘要：随着社会的发展，人们生活水平提高，对科学技术水平提升不断加快，其中，大跨度重型钢桁架高空安装施工存在诸多的技术难点。通过实例阐述了大跨度重型钢桁架高空安装采用的全自动液压同步提升技术，对该技术进行了深入分析，并对该项技术的技术特点、技术原理、施工工艺流程及操作要点进行了详细介绍。实践证明，该项技术为一项较为先进的施工技术，对以往传统施工技术作出了重大突破，为创造精品工程提供了有利条件。
关键词：钢结构；桁架；吊装；施工技术
引言
传统的钢桁架高空安装技术主要有２种方法，一种方法为采用塔吊直接吊装就位，该方法比较常用，但安全性不高，且受塔吊自身因素以及环境因素影响较大；另一种方法为当塔吊工作荷载及工作半径受到限制，无法直接采用塔吊安装时，则采用在需要安装的钢桁架下方搭设满堂脚手架作为安装钢桁架的临时支撑体系，该临时支撑体系在安装钢桁架全过程中承担结构自重及施工荷载，并通过现场拼装完成钢桁架的安装。由于需要搭设临时支撑体系，对＂Ｉ程施１Ｃ进度以及施１成本影响较大，同Ｂ寸过多的高空拼装相比地面拼装，在焊接质量、成品尺寸等方面均较难保证，对工程施工质量造成影响。
1工程概况
某地质博物馆坐落于美丽的大冶湖畔，是环大冶湖生态新城建设重点项目之一。该博物馆集地质科普、地学教育、地质观赏、地质科研、创意空间、VR体验为一体的现代化互动体验型综合展馆，竣工后效果如图1所示。总建筑面积58900m2，由地下实物资料库、主馆、宝玉石鉴定中心、科研楼构成。本案博物馆主馆为4层大跨度重型钢结构，高度23.5m，跨度70m，钢结构总质量3500t，主馆建筑面积8380m2。
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图1竣工后的博物馆
2施工中的重、难点分析
大跨度重型管桁架制作既要考虑现场组装、安装节点的简便，又要满足安全的稳定性。桁架分段则要充分考虑现场机械设备载重以及施工现场组装、安装焊接位置要求。本工程主桁架与次桁架的连接采用刚性连接，还要充分考虑焊接收缩等因素。因主桁架跨度达73.8m，现场拼接须在多功能体育馆看台结构之上搭设操作平台，故需要对原有结构进行加固。在主桁架滑移过程中，亦需进行严密的滑移速度监控，以确保桁架滑移施工和结构本体的安全。
3施工方法
3.1钢柱安装
1）本工程首节钢柱系与地下室底板承台预埋件连接，安装前，先进行临时固定和调整，然后用千斤顶校正使柱脚对中，并用柱脚螺栓固定，校正时先校正柱脚轴线，再检查标高，标高可以用垫板控制，反复校正直到符合规范要求。钢柱垂直度校正，釆用布置在2个方向上的经讳仪进行，千斤顶配合进行对水平偏移进行调整，达到规范要求后与预埋件焊接连接。从第二节钢柱开始用缆绳进行配合吊装，利用在构件表面标定的控制线进行校正，每节柱的定位轴线要求始终从地面控制线的基准线引上以控制偏差。
2）钢柱应按照分区编号顺序吊装，吊点设置可以利用钢柱的临时连接耳板，吊点对称，确保钢柱吊起垂直。吊装前，对钢柱底面和顶面进行除锈和表面清洁处理。每节钢柱的轴线偏差、顶面标高和扭曲值应控制在规范要求以内，并逐节进行纠偏，避免累积误差超标。钢柱吊装就位后，检查上、下2节钢柱的中心线是否吻合。
3）钢柱经校正后，对钢柱间的空间尺寸进行复核无误后，进行柱间次梁及支撑连接和固定。
3.2环桁架钢梁安装
（1）先采用100t履带式起重机吊装4根柱子中的钢梁和悬挑钢梁，同时用25t汽车式起重机吊装支撑架及支撑悬挑部分；（2）依照设计调整相应位置安装螺栓并焊接；（3）采用同样的方法吊装钢柱与悬挑钢梁间的外环形钢梁和内环形钢梁。因环形桁架跨度大，外环桁架弧长分别为50.917m和50.99m，半径为36.79m；内环桁架弧长分别为30.619m和44.234m，半径22.86m，因此采用分区域吊装，以降低施工难度。采取从悬挑钢梁和钢柱向中间对接的方式，每个中间连接处搭设支撑架。图2,3分别为外环及内环型钢梁吊装示意。
图3内环型钢梁吊装示意（计算机截图）
由于环桁架重量和跨度均较大，故将桁架梁分段进行散件拼装。在桁架钢梁连接处设置支撑架。支撑架沿环向两侧用缆风绳拉紧，垂直于桁架两侧设置斜撑，以保证侧向稳定。外环及内环支撑架布置形式如图4,5所示。
图5内环支撑架布置形式
3.3钢构件焊接
钢结构构件采用10.9级扭剪型高强螺栓连接，摩擦面抗滑移系数为0.40，钢梁就位后应及时安装连接板（不少于该节点螺栓总数的30%）进行固定，钢构件节点连接形式如图6所示。梁柱对接焊缝为一级，其余全熔透坡口焊缝为二级。部分熔透剖口焊缝为三级。其他角焊缝等级不低于三级。采用CO2气体保护半自动焊和药芯焊丝的焊接工艺，该工艺有渣–气联合保护的特点，焊接效果更好。选用药芯焊丝可增加双重保护，熔池更易成型且飞溅少，焊缝成型美观。所有焊材均应有质保书并符合规范要求，入库后分类管理，保持通风干燥。焊条、焊剂使用前应严格按工艺要求进行烘焙，CO2气体纯度和含水量也应符合规范要求。
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图6节点连接形式
（a）柱–桁架梁节点；（b）柱–主梁梁节点；（c）桁架梁间节点；（d）桁架梁与主梁节点；（e）主梁–次梁节点
4安全管理措施
施工过程中，可以采取以下安全管理措施：1）制订钢结构安装专项方案，并经过技术部门、现场监理审批，桁架吊装专项方案还需经过专家论证通过后报安监部门备案方可施工。2）成立现场安全领导小组，建立安全应急预警机制，落实安全技术交底和重大危险源辨识，实行全方位无死角跟班安全巡查巡检，对发现的事故隐患及时整改，避免安全事故。3）现场施工人员均应佩戴安全帽，穿好防滑鞋，高空作业人员系好安全带。在钢梁上行走时需在钢梁上设置安全走绳，防止高空坠落。雨天作业应采取必要的防滑措施，夜间作业应保证现场照明。4）构件吊装要专人指挥和现场警戒，起吊要平稳，应避免振动或摆动,严禁快升快降，以防脱落。严禁高空抛物，高空作业人员所携带各种工具（包括手锤、錾子、螺栓等）应放在专用的工具袋中。焊接件下方平台要铺设防火毡或接防火盆，要防止氧气瓶、乙炔瓶曝晒以免发生爆炸。
结语
随着城市建设日新月异和工业化进程不断加快，新型装配式建筑的不断兴起，钢结构建筑发展必将突飞猛进，定会得到更加广泛的应用。本文结合博物馆钢结构施工，重点对桁架构件的吊装方案，施工方法进行了深入探讨，对今后类似工程的施工具有一定的借鉴和参考的意义，特别是在确保工程安全、工程质量和工期进度的条件下，如何做到方案科学，措施具体，组织高效，顺利实施大型钢结构的安装积累了宝贵的经验。
参考文献
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[4] 张军良 , 张艳明 . 非对称连体大跨度管桁架结构设计与施工关键技术 [J]. 建筑技术 ,2009,40(10):878–881.